CN217844328U - 一种集热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种集热装置，包括吸热模块、聚光器和储能模块；吸热模块包括从上至下依次设置的第一板体、第二板体和导热层，第一板体为透明的，第二板体设有光选择性吸收涂层，导热层设有纳米金属颗粒；聚光器位于吸热模块的上方，聚光器用于将光能聚集至吸热模块；部分储能模块经过导热层，储能模块中流通有热媒介质；通过聚光器、光选择性吸收涂层和导热层将更多的光能尽可能地吸收，具有热损失小和集热效率高的优点。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及但不限于储能领域，尤其涉及一种集热装置。
背景技术
在清洁能源中，太阳能具有清洁、普遍、无限、经济等诸多优点。其中光热转换技术是太阳能利用技术中最简单、最直接的能量利用方式，这种能量转换方式主要是通过太阳能集热装置这一媒介将太阳辐射的能量收集起来，再通过传热介质将能量转换为人类能够直接利用的热能。目前的太阳能集热装置主要通过在金属-玻璃真空管结构的表面镀上太阳能选择性吸收涂层，太阳辐射能经过涂层吸收后，再将热量传递给管内的热媒介质。但太阳能选择性吸收涂层存在耐久性差的问题，当太阳能选择性吸收涂层损坏，这会导致太阳能集热装置热损失大和集热效率低的问题，以及会导致真空管受热不均匀，容易引起真空管破裂，影响装置运行可靠性和安全性。
实用新型内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本实用新型实施例提供了一种集热装置，具有热损失小和集热效率高的优点。
一种集热装置，包括：
吸热模块，所述吸热模块包括从上至下依次设置的第一板体、第二板体和导热层，所述第一板体为透明的，所述第二板体设有光选择性吸收涂层，所述导热层设有纳米金属颗粒；
聚光器，所述聚光器位于所述吸热模块的上方，所述聚光器用于将光能聚集至所述吸热模块；
储能模块，部分所述储能模块经过所述导热层，所述储能模块中流通有热媒介质。
在某些实施例中，所述第一板体与所述第二板体之间设有真空层。
在某些实施例中，所述聚光器为菲涅尔透镜。
在某些实施例中，所述导热层还包括基液，所述基液中含有所述纳米金属颗粒。
在某些实施例中，所述基液为水、乙二醇或导热油。
在某些实施例中，所述纳米金属颗粒的尺寸为30nm至100nm。
在某些实施例中，含有所述纳米金属颗粒的所述基液的浓度为30ppm至200ppm。
在某些实施例中，所述储能模块包括循环管道、泵体和箱体，所述泵体设置于所述循环管道上，所述循环管道与所述箱体连通；所述箱体和所述循环管道设有所述热媒介质，所述循环管道经过所述导热层。
在某些实施例中，所述吸热模块的轴线设置于所述菲涅尔透镜的焦线处。
在某些实施例中，所述循环管道与所述吸热模块的外侧的连接处设有密封件。
上述方案至少具有以下的有益效果：光能通过聚光器聚焦并射向吸热模块，聚焦的光能穿过透明的第一板体，然后穿过设有光选择性吸收涂层的第二板体，第二板体的光选择性吸收涂层对光能进行一次吸收；光能继续进入导热层，导热层对光能进行二次吸收；部分所述储能模块经过所述导热层，导热层的热能传递至储能模块中流通的热媒介质进行存储；通过聚光器、光选择性吸收涂层和导热层将更多的光能尽可能地吸收，具有热损失小和集热效率高的优点。第一板体对第二板体的光选择性吸收涂层起到保护效果，能减少光选择性吸收涂层的损坏。在光选择性吸收涂层损坏的情况下，依然能通过导热层进行吸热和将热量传递至储能模块中流通的热媒介质进行存储，维持集热装置继续工作。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
图1是本实用新型实施例所提供的集热装置的结构图；
图2是本实用新型实施例所提供的吸热模块的内部结构的示意图；
图3是本实用新型实施例所提供的吸热模块的内部结构的正视图；
图4是本实用新型实施例所提供的吸热模块的内部结构的俯视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
参照图1至图4，本实用新型提供了一种集热装置。
集热装置包括吸热模块4、聚光器5和储能模块。
其中，吸热模块4包括从上至下依次设置的第一板体13、第二板体12和导热层17，第一板体13为透明的，第二板体12设有光选择性吸收涂层，导热层17设有纳米金属颗粒；聚光器5位于吸热模块4的上方，聚光器5用于将光能聚集至吸热模块4；部分储能模块经过导热层17，储能模块中流通有热媒介质。
在该实施例中，光能通过聚光器5聚焦并射向吸热模块4，聚焦的光能穿过透明的第一板体13，然后穿过设有光选择性吸收涂层的第二板体12，第二板体12的光选择性吸收涂层对光能进行一次吸收；光能继续进入导热层17，导热层17对光能进行二次吸收；部分储能模块经过导热层17，导热层17的热能传递至储能模块中流通的热媒介质进行存储；通过聚光器5、光选择性吸收涂层和导热层17对光能辐射进行逐步吸收，将更多的光能尽可能地吸收，具有热损失小和集热效率高的优点。
第一板体13对第二板体12的光选择性吸收涂层起到保护效果，能减少光选择性吸收涂层的损坏。
即使在光选择性吸收涂层损坏的情况下，依然能通过导热层17进行吸热和将热量传递至储能模块中流通的热媒介质进行存储，维持集热装置继续工作。
需要说明的是，光选择性吸收涂层的吸收光谱与太阳发射光谱相匹配,它能极大地提高太阳能集热器的集热效率和利用效率,太阳光辐射的能量主要分布在波长为0.2至3μm的光谱区内,即太阳辐射能主要分布在可见光和近红外区,而物体受热发生黑体辐射的能量主要分布在远红外区。为了能够充分利用太阳能,光选择性吸收涂层满足以下条件:太阳光谱内的吸光程度高，即有尽可能高的吸收率；以及，辐射波长范围内有尽可能低的辐射损失,即有尽可能低的发射率。
参照图2和图3，在某些实施例中，第一板体13与第二板体12之间设有真空层，真空层有利于减少热量在第一板体13和第二板体12之间传递过程中的损耗，起到保温效果。
在某些实施例中，具体地，聚光器5为菲涅尔透镜。在本实例中，菲涅尔透镜具体为线聚焦菲涅尔透镜，线聚焦菲涅尔透镜具有平行直线结构。
在某些实施例中，吸热模块4的轴线设置于菲涅尔透镜的焦线处，这样能更大效率地利用菲涅尔透镜聚集的光能，提高集热装置的集热量。
在某些实施例中，导热层17还包括基液，基液中含有纳米金属颗粒。具体地，基液为水、乙二醇或导热油。
在某些实施例中，纳米金属颗粒的尺寸为30nm至100nm。具体地，在该实施例中，纳米金属颗粒的尺寸取用50nm，具有更好的吸热效果。当然在其他实施例中，纳米金属颗粒的尺寸也可以根据实际使用需求取用其他数值，例如60nm等。
在某些实施例中，含有纳米金属颗粒的基液的浓度为30ppm至200ppm。具体地，在该实施例中，基液的浓度取用100ppm，具有更好的吸热效果。当然在其他实施例中，基液的浓度也可以根据实际使用需求取用其他数值，例如150nm等。
具体地，导热层17的含有纳米金属颗粒的基液可以通过以下的方法制作：将纳米金属颗粒与基液按照设定的比例混合，再加入分散剂或者表面活性剂进行超声分散。这样制作的含有纳米金属颗粒的基液具有高导热性能。
导热层17的含有纳米金属颗粒的基液通过局域表面等离激元共振效应能够对光选择性涂层没有捕捉到的光能辐射能进行吸收，通过对光能辐射能进行逐层吸收，有效提高了集热器效率。
参照图1，在某些实施例中，储能模块包括循环管道、泵体7和箱体10，泵体7设置于循环管道上，循环管道与箱体10连通；箱体10和循环管道设有热媒介质，循环管道经过导热层17。
导热层17包围循环管道的外管壁，能将导热层17吸收的热能均匀地传递到循环管道中的热媒介质进行存储。有效缓解了聚光工况下集热管局部受热造成温差过大，有利于集热器的均温性，有效延长光选择性涂层、导热层17和循环管道的使用寿命。
具体地，在该实施例中，热媒介质采用水。当然在其他实施例中，热媒介质可以根据实际使用需求采用其他种类的介质，例如油等。
参照图4，具体地，循环管道为U型管道，U型管道包括第一直管16、第二直管18和弯型管11，其中第一直管16和第二直管18平行设置，第一直管16的一端和弯型管11的一端连接，第二直管18的一端和弯型管11的另一端连接，以形成U型。第一直管16通过进水管6与泵体7连接；第二直管18通过出水管8与箱体10的进水口连接。
泵体7将水源的水泵向第一直管16，水依次流经过第一直管16、弯型管11和第二直管18，同时水吸收导热层17中的热量，然后流向箱体10并在箱体10内存储。
另外，循环管道采用高导热性能的金属材质制成。具体地，循环管道采用铜材质制成。当然，在其他实施例中，循环管道根据实际使用需求也可以采用其他金属材质制成，例如钢等。
在某些实施例中，循环管道与吸热模块4的外壳14的连接处设有密封件15，通过密封件15能对循环管道与吸热模块4的外壳14的连接处进行密封，避免吸热模块4中的导热层17的基液从循环管道与吸热模块4的外壳14的连接处流出。
在某些实施例中，箱体10设有排气孔9，通过排气孔9排气。
在某些实施例中，箱体10包括内箱和外箱。内箱采用不锈钢材料制成，外箱选用不锈钢或镀铝锌材料制成。
箱体10设有保温材料，保温材料置于内箱和外箱之间；保温材料对箱体10起到保温作用，能减少箱体10的热媒介质存储的热量流失。保温材料采用聚氨酯整体发泡保温层，具有热损耗小和保温效果好的优点。
在某些实施例中，聚光器5和吸热模块4放置在支架3上。支架3由铝材搭建而成，铝材的横截面的尺寸为30mm*30mm，有三种不同长度的铝材分别是500mm、700mm、1000mm，不同根铝材之间由角连接块1连接而成。支架3包括两层置物层2。聚光器5和吸热模块4分别放置在置物层2。
聚光器5所在平面与水平面的在跟踪的夹角为S0，S0的水平角等于集热装置所在地点的当地纬度角φ。
同样地，吸热模块4所在平面与水平面的在跟踪的夹角为S0，S0的水平角等于集热装置所在地点的当地纬度角φ。
另外，置物层2与支架3主体转动连接，可以根据集热装置所在地点的当地纬度角转动置物层2，使得置物层2所在平面与水平面的在跟踪的夹角为集热装置所在地点的当地纬度角。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本实用新型权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种集热装置，其特征在于，包括：
吸热模块，所述吸热模块包括从上至下依次设置的第一板体、第二板体和导热层，所述第一板体为透明的，所述第二板体设有光选择性吸收涂层，所述导热层设有纳米金属颗粒；
聚光器，所述聚光器位于所述吸热模块的上方，所述聚光器用于将光能聚集至所述吸热模块；
储能模块，部分所述储能模块经过所述导热层，所述储能模块中流通有热媒介质。
2.根据权利要求1所述的一种集热装置，其特征在于，所述第一板体与所述第二板体之间设有真空层。
3.根据权利要求1所述的一种集热装置，其特征在于，所述聚光器为菲涅尔透镜。
4.根据权利要求1所述的一种集热装置，其特征在于，所述导热层还包括基液，所述基液中含有所述纳米金属颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种集热装置，其特征在于，所述基液为水、乙二醇或导热油。
6.根据权利要求1所述的一种集热装置，其特征在于，所述纳米金属颗粒的尺寸为30nm至100nm。
7.根据权利要求4所述的一种集热装置，其特征在于，含有所述纳米金属颗粒的所述基液的浓度为30ppm至200ppm。
8.根据权利要求1所述的一种集热装置，其特征在于，所述储能模块包括循环管道、泵体和箱体，所述泵体设置于所述循环管道上，所述循环管道与所述箱体连通；所述箱体和所述循环管道设有所述热媒介质，所述循环管道经过所述导热层。
9.根据权利要求3所述的一种集热装置，其特征在于，所述吸热模块的轴线设置于所述菲涅尔透镜的焦线处。
10.根据权利要求8所述的一种集热装置，其特征在于，所述循环管道与所述吸热模块的外侧的连接处设有密封件。
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